JP2012158833A - Beam-induced deposition of low-resistivity material - Google Patents

Beam-induced deposition of low-resistivity material Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of beam deposition to deposit a low-resistivity metal.SOLUTION: A precursor capable of depositing low-resistivity metallic material of a methylated or ethylated metal such as hexamethylditin is induced toward a surface of a sample. A desired position on the surface of the sample is irradiated with a gallium focused ion beam and a tin film having a resistivity as low as 40 μΩcm is deposited on the position.

Description

本発明は、電子及びイオンビーム誘起堆積に関し、特に、金属スズ、酸化スズ及び／又は窒化スズのビーム誘起堆積に関する。   The present invention relates to electron and ion beam induced deposition, and in particular to beam induced deposition of metallic tin, tin oxide and / or tin nitride.

従来技術では、電子ビーム誘起堆積（ＥＢＩＤ）及びイオンビーム誘起堆積（ＩＢＩＤ）を経て基板上に材料を堆積することが知られている。既知の方法によれば、基板は、荷電粒子ビーム装置、典型的には、電子ビーム（Ｅ−ｂｅａｍ）システム又は集束イオンビーム（ＦＩＢ）システムのいずれかの排気可能な試料室に設置される。荷電粒子（又は他の）ビームは、前駆体気体とも呼ばれる堆積気体の存在下で基板の表面に当てられる。前駆体気体の層は、ワークピースの表面に吸着する。その層の厚さは、基板表面上での気体分子の吸着と脱着の均衡によって支配され、それらは、順に、例えば、気体分圧（秒当たりにいくつの分子が吸着されるか決定する）、及び付着係数（一分子が平均してどのくらいの時間、表面に吸着しているかを示す）に依存する。その結果として得られる層は、典型的には、１個又は数個の単原子の層から形成されるものとなる。   In the prior art, it is known to deposit materials on a substrate via electron beam induced deposition (EBID) and ion beam induced deposition (IBID). According to known methods, the substrate is placed in an evacuable sample chamber of either a charged particle beam device, typically an electron beam (E-beam) system or a focused ion beam (FIB) system. A charged particle (or other) beam is applied to the surface of the substrate in the presence of a deposition gas, also called a precursor gas. The precursor gas layer is adsorbed on the surface of the workpiece. The thickness of the layer is governed by the balance of adsorption and desorption of gas molecules on the substrate surface, which in turn, for example, gas partial pressure (determines how many molecules are adsorbed per second), And the sticking coefficient (which indicates how long an average molecule is adsorbed on the surface). The resulting layer will typically be formed from one or several monoatomic layers.

荷電粒子ビームが前駆体気体の吸着層を伴う基板に照射されると、二次電子が基板から放出される。これらの二次電子、並びに一次電子及び後方散乱電子は、吸着している前駆体気体分子の分解を引き起こす。分解した前駆体材料の一部は、基板表面上に堆積物を形成し、一方、前駆体気体粒子の残りの部分は、揮発性の副生成物を形成し、装置の真空系によって排出される。   When the charged particle beam is irradiated onto the substrate with the precursor gas adsorption layer, secondary electrons are emitted from the substrate. These secondary electrons, as well as primary and backscattered electrons, cause decomposition of adsorbed precursor gas molecules. A portion of the decomposed precursor material forms a deposit on the substrate surface, while the remaining portion of the precursor gas particles forms a volatile by-product that is exhausted by the vacuum system of the device. .

ビーム誘起堆積（ＢＩＤ）は、半導体ウエハや磁気記憶媒体などの基板のターゲット表面上に材料を堆積させるような各種幅広い用途に利用されている。薄膜表面、電気的接続、半導体素子の特性評価及び分析のための保護コーティングを形成するため、及びＴＥＭ試料のような微小試料をマニピュレータ又は試料ホルダー（以下に詳述する）に接続するためなど、さまざまな理由で材料は堆積される。気体、基板及びビームの様々な組合わせが、様々な堆積方法の実現のために用いられてよい。堆積される特定の材料は、通常、用途、下地のターゲット表面、及びどのように材料がビーム又は表面と反応するかに依存する。同様に、各種ビームが二次電子、二次イオン、光子、フォノン、プラズモンなどを生成するために用いられてよい。これらは、イオン、電子及びレーザービームを含む。   Beam induced deposition (BID) is used in a wide variety of applications such as depositing material on a target surface of a substrate such as a semiconductor wafer or magnetic storage medium. For forming protective coatings for thin film surfaces, electrical connections, semiconductor device characterization and analysis, and for connecting micro samples such as TEM samples to manipulators or sample holders (detailed below), etc. Material is deposited for a variety of reasons. Various combinations of gases, substrates and beams may be used for implementation of various deposition methods. The particular material that is deposited typically depends on the application, the underlying target surface, and how the material reacts with the beam or surface. Similarly, various beams may be used to generate secondary electrons, secondary ions, photons, phonons, plasmons, and the like. These include ions, electrons and laser beams.

既知のビーム誘起堆積方法の欠点は、ビーム誘起技術を使用して堆積させることができる金属、半導体及び誘電体が幅広く存在するものの、ＢＩＤの純度及び材料特性は、ほとんど常にバルク特性より大きく劣っていることである。このことは、広く先行技術に記載されている。懸念される堆積材料の共通の特性の一つは、堆積物の金属抵抗率である。前駆体及び堆積材料並びにビーム方式に応じて、抵抗率の値は、典型的には、バルク金属の抵抗率より１０〜１０００倍以上の範囲も大きいものとなる。   The disadvantage of known beam induced deposition methods is that although there are a wide variety of metals, semiconductors and dielectrics that can be deposited using beam induced techniques, the purity and material properties of BID are almost always inferior to bulk properties. It is that you are. This has been extensively described in the prior art. One common property of deposited materials of concern is the metal resistivity of the deposit. Depending on the precursor and the deposited material and the beam system, the resistivity value will typically be 10 to 1000 times greater than the bulk metal resistivity.

ＢＩＤを経て堆積した導電性材料の抵抗率の増加は、回路形成（ＣＥ）の用途にとって特別な関心事となる。集積回路（ＩＣ）上でＦＩＢを使用して回路形成を実行することは、設計のデバッグと不良解析にとって不可欠なものである。今日の高周波ＩＣデバイスは、チップの性能向上のために、極めて低抵抗率のインターコネクトを必要とし、チップ上のインターコネクト遅延に起因する性能のボトルネックを低減するため、５０μΩ・ｃｍ程度の抵抗率がさらに望ましい。回路形成による抵抗率が作りこまれた配線の値に概ね近づけば、ＩＣデバイスの性能を確保できるＦＩＢ回路形成の用途はもっと効果的なものとなる。典型的な従来技術の方法を使用すると、ＩＢＩＤを経て堆積された導電体の最も低い抵抗率は、２００μΩ・ｃｍ以下の抵抗率の値を有するタングステンであり、ＩＣのインターコネクトに望ましい５０μΩ・ｃｍの抵抗率よりずっと大きいものである。   The increased resistivity of conductive materials deposited via BID is of particular concern for circuit formation (CE) applications. Performing circuit formation using FIB on an integrated circuit (IC) is essential for design debugging and failure analysis. Today's high frequency IC devices require extremely low resistivity interconnects to improve chip performance, and have a resistivity of about 50 μΩ · cm to reduce performance bottlenecks due to interconnect delays on the chip. More desirable. The use of FIB circuit formation that can ensure the performance of the IC device becomes more effective if the resistivity of the circuit formation is close to the value of the wiring in which the circuit is formed. Using typical prior art methods, the lowest resistivity of conductors deposited via IBID is tungsten with a resistivity value of 200 μΩ · cm or less, which is desirable for IC interconnects, 50 μΩ · cm. It is much larger than the resistivity.

したがって、従来の方法を経て堆積された導電体より低い抵抗率、好ましくは５０μΩ・ｃｍ程度の抵抗率を有するＢＩＤ経由の導電体を堆積できるビーム誘起堆積方法が求められていた。   Accordingly, there has been a need for a beam-induced deposition method that can deposit a BID via conductor having a lower resistivity than that deposited by conventional methods, preferably about 50 μΩ · cm.

本発明の目的は、改善されたビーム堆積方法を提供することである。本発明の好ましい実施形態では、スズなどの低抵抗率の金属材料を堆積させるための新しい集束イオンビーム誘起堆積（ＦＩＢＩＤ）前駆体を使用して、かかる課題に対処し、解決する。出願人は、ヘキサメチル二スズ（ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｔｉｎ）（ＨＭＤＴ）などのメチル化又はエチル化金属を前駆体として使用することによって、４０μΩ・ｃｍと低い抵抗率を有する材料を堆積させることができることを発見した。   It is an object of the present invention to provide an improved beam deposition method. In a preferred embodiment of the present invention, a new focused ion beam induced deposition (FIBID) precursor for depositing low resistivity metal materials such as tin is used to address and solve such problems. Applicants have discovered that by using a methylated or ethylated metal as a precursor, such as hexamethyldistin (HMDT), a material having a resistivity as low as 40 μΩ · cm can be deposited.

本発明のいくつかの実施形態によれば、基板上に低抵抗率の材料を堆積する方法は、前記基板表面に向けてメチル化又はエチル化金属を含む前駆体気体を導入し、前記前駆体気体の存在下で前記基板表面をイオンビームで照射し、前記粒子ビームの存在下で前記前駆体気体を分解させて前記基板表面上に前記低抵抗率の材料を堆積する。   According to some embodiments of the present invention, a method of depositing a low resistivity material on a substrate introduces a precursor gas comprising a methylated or ethylated metal toward the substrate surface, and the precursor The substrate surface is irradiated with an ion beam in the presence of gas, and the precursor gas is decomposed in the presence of the particle beam to deposit the low resistivity material on the substrate surface.

いくつかの実施形態において、前記イオンビームは、ガリウムイオンビームであり、前記堆積材料は、ガリウム及び前記前駆体気体から分解された金属を含む。いくつかの実施形態において、前記前駆体気体は、ヘキサメチル二スズを含む。いくつかの実施形態において、前記前駆体気体は、メチルスズトリクロリド（ｍｅｔｈｙｌ ｔｉｎ ｔｒｉｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ヘキサエチル二スズ（ｈｅｘａｅｔｈｙｌｄｉｔｉｎｓ）又はトリブチルスズ（ｈｅｘａｂｕｔｙｌｄｉｔｉｎｓ）を含む。   In some embodiments, the ion beam is a gallium ion beam, and the deposition material includes gallium and a metal decomposed from the precursor gas. In some embodiments, the precursor gas comprises hexamethyldistin. In some embodiments, the precursor gas comprises methyl tin trichloride, hexaethyl ditins, or hexabutyl ditins.

いくつかの実施形態において、前記堆積材料は、１２０μΩ・ｃｍ未満の抵抗率を有する。いくつかの実施形態において、堆前記低抵抗率の堆積材料は、８０μΩ・ｃｍ未満の抵抗率を有する。いくつかの実施形態において、前記低抵抗率の堆積材料は、５０μΩ・ｃｍ未満の抵抗率を有する。いくつかの実施形態において、前記堆積材料は、オーミックである。いくつかの実施形態において、前記堆積材料は、バルク金属の５倍以内の抵抗率を有する。   In some embodiments, the deposited material has a resistivity of less than 120 μΩ · cm. In some embodiments, the low resistivity deposited material has a resistivity of less than 80 μΩ · cm. In some embodiments, the low resistivity deposition material has a resistivity of less than 50 μΩ · cm. In some embodiments, the deposition material is ohmic. In some embodiments, the deposited material has a resistivity within 5 times that of the bulk metal.

いくつかの実施形態において、前記粒子ビームは、ガリウムイオンビームであり、前記前駆体気体から分解した金属は、スズを含み、前記堆積材料は、スズとガリウムを含む。いくつかの実施形態において、前記堆積材料は、少なくとも９５％のスズである。   In some embodiments, the particle beam is a gallium ion beam, the metal decomposed from the precursor gas includes tin, and the deposition material includes tin and gallium. In some embodiments, the deposited material is at least 95% tin.

いくつかの実施形態において、前記イオンビームは、ガリウムの集束イオンビームを含む。いくつかの実施形態において、前記イオンビームは、プラズマ源を用いて生成された集束イオンビームを含む。いくつかの実施形態において、前記イオンビームは、質量選別イオン源を用いて生成される。いくつかの実施形態において、前記集束イオンは、キセノン、アルゴン又はヘリウムイオンである。   In some embodiments, the ion beam comprises a focused ion beam of gallium. In some embodiments, the ion beam comprises a focused ion beam generated using a plasma source. In some embodiments, the ion beam is generated using a mass-selected ion source. In some embodiments, the focused ions are xenon, argon, or helium ions.

本発明のいくつかの実施形態によれば、基板上に低抵抗率の材料を堆積する方法は、前記基板表面に向けてヘキサメチル二スズを含む前駆体気体を導入し、前記前駆体気体の存在下で前記基板表面をガリウムイオンビームで照射し、前記粒子ビームの存在下で前記前駆体気体を反応させて前記基板表面上に材料を堆積し、前記堆積材料が、スズ及びガリウムを含み、１２０μΩ・ｃｍ未満の抵抗率を有する。   According to some embodiments of the present invention, a method for depositing a low resistivity material on a substrate introduces a precursor gas comprising hexamethyldistin toward the substrate surface and the presence of the precursor gas. The substrate surface is irradiated with a gallium ion beam below, the precursor gas is reacted in the presence of the particle beam to deposit a material on the substrate surface, and the deposition material includes tin and gallium, and 120 μΩ • Has a resistivity of less than cm.

いくつかの実施形態において、スズ及びガリウムを含む堆積材料は、５０μΩ・ｃｍ未満の抵抗率を有する。   In some embodiments, the deposited material comprising tin and gallium has a resistivity of less than 50 μΩ · cm.

本発明のいくつかの実施形態によれば、ビーム誘起堆積方法は、基板表面に向けて前駆体気体を導入し、前記前駆体気体の存在下で前記基板表面をガリウムイオンビームで照射し、前記ガリウムイオンビームの存在下で前記前駆体気体を反応させて基板表面に、ガリウムの共晶組成又は固溶体と前記前駆体気体から分解された金属とを含む材料を堆積する。   According to some embodiments of the present invention, a beam induced deposition method includes introducing a precursor gas toward a substrate surface, irradiating the substrate surface with a gallium ion beam in the presence of the precursor gas, and The precursor gas is reacted in the presence of a gallium ion beam to deposit a material containing a eutectic composition or solid solution of gallium and a metal decomposed from the precursor gas on the substrate surface.

いくつかの実施形態において、前記前駆体気体は、メチル化又はエチル化の金属を含む。いくつかの実施形態では、前記前駆体気体は、スズを含み、前記前駆体気体は、前記基板表面上で酸化スズを堆積するように酸素を含む化合物と混合される。いくつかの実施形態において、前記前駆体気体は、前記基板表面上で窒化スズを堆積するように窒素を含む化合物と混合される。   In some embodiments, the precursor gas comprises a methylated or ethylated metal. In some embodiments, the precursor gas includes tin, and the precursor gas is mixed with a compound including oxygen to deposit tin oxide on the substrate surface. In some embodiments, the precursor gas is mixed with a nitrogen-containing compound to deposit tin nitride on the substrate surface.

上記は、本発明の特徴と技術的利点を概説したものであり、以下に記載された本発明の詳細な説明をより良く理解できるようにするためのものである。その他の本発明の特徴と利点は以下に説明する。当業者によれば、ここに開示された概念及び特定の実施形態は、本発明と同様の目的を達成するために、改良や他の構成に変形する基礎として利用できるものと理解される。また、当業者は、それらと均等な構成についても、添付された特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨と範囲から逸脱しないことを理解する。   The foregoing has outlined rather broadly the features and technical advantages of the present invention in order that the detailed description of the invention that follows may be better understood. Other features and advantages of the invention are described below. It will be understood by those skilled in the art that the concepts and specific embodiments disclosed herein can be used as a basis for modifications and other configurations to achieve the same objectives as the present invention. Further, those skilled in the art will understand that equivalent configurations do not depart from the spirit and scope of the present invention described in the appended claims.

本発明及びその利点をより完全に理解するため、添付の図面と併せて以下の説明を参照されたい。   For a more complete understanding of the present invention and its advantages, reference should be made to the following description taken in conjunction with the accompanying drawings.

添付の図面は縮尺どおりに描かれるように意図されたものではない。図面中、各図において図示された同一の及びほぼ同一の構成については同様の符号によって表わされる。簡明を図るため、全ての図において、全ての構成が表記されているわけではない。   The accompanying drawings are not intended to be drawn to scale. In the drawings, the same and substantially the same components shown in the drawings are represented by the same reference numerals. For simplicity, not all configurations are shown in all drawings.

ＨＭＤＴを前駆体として利用した集束イオンビーム誘起堆積による微細構造の堆積を示すＳＥＭ顕微鏡写真である。It is a SEM micrograph which shows the deposition of the fine structure by focused ion beam induced deposition using HMDT as a precursor. ＨＭＤＴを前駆体として利用した集束イオンビーム誘起堆積による微細構造の堆積を示す別のＳＥＭ顕微鏡写真である。4 is another SEM micrograph showing the deposition of microstructure by focused ion beam induced deposition using HMDT as a precursor. ＦＩＢＩＤ堆積物のＥＤＳスペクトルであり、ガリウム、少量の炭素及び酸素の残量を伴った純度約９７％のスズを示す。FIG. 5 is an EDS spectrum of a FIBID deposit, showing about 97% purity tin with a balance of gallium, a small amount of carbon and oxygen. ＨＭＤＴを前駆体として使用した異なる各ＦＩＢＩＤ堆積物のそれぞれの電気抵抗率を示すグラフであり、各堆積物の半値全幅の関数である（間接的な電流密度の測定）。FIG. 6 is a graph showing the electrical resistivity of each different FIBID deposit using HMDT as a precursor and is a function of the full width at half maximum of each deposit (indirect current density measurement). 測定された電気抵抗率に基づく異なる各堆積物の電流密度の計算を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing calculation of current density for each different deposit based on measured electrical resistivity. 典型的な集積回路の一部を概略的に示す断面図である。1 is a cross-sectional view schematically illustrating a part of a typical integrated circuit. 図５Ａの集積回路上で実行される回路形成を示す断面図である。FIG. 5B is a cross-sectional view illustrating circuit formation performed on the integrated circuit of FIG. 5A. 本発明の好ましい実施形態に従って、ＨＭＤＴを前駆体として使用してスズ層を堆積する方法を実施するための手順を示すフローチャートである。4 is a flowchart illustrating a procedure for performing a method of depositing a tin layer using HMDT as a precursor, in accordance with a preferred embodiment of the present invention. 本発明による方法を実行するように備えられた典型的なデュアルビームＳＥＭ／ＦＩＢシステムの例示的な実施形態を示す。2 shows an exemplary embodiment of a typical dual beam SEM / FIB system equipped to carry out the method according to the invention.

当業者であれば理解されるように、材料堆積に適した前駆体の特定は、しばしば非常に困難なものとなる。考慮しなければならない競合する要因及びトレードオフが多数ある。一つは、高い蒸気圧、安定性、及び長時間にわたって再現可能な方法で堆積物を生成可能な生存時間を有する前駆体を選択する必要がある。前駆体は、抵抗率を損なう酸化反応に対して低い親和性を有することが好ましい。しかしながら、貴金属化合物などの酸化反応に対抗する化合物は、最も反応性が高く、不安定であり、不可能でないにしても合成することが困難である。有機金属は、非常に安定しており、比較的容易に合成できるが、炭素を多量に有し、これは金属構造中への炭素系の配位子材料の混入によって、結果物として得られる堆積物の純度及び金属特性を大きく損なう可能性がある。金属ハロゲン化物は、炭素の問題を回避し、解決するかもしれないが、実際にはＦＩＢによるエッチングを高め、及び／又はまったく堆積しない可能性がある。   As will be appreciated by those skilled in the art, identifying suitable precursors for material deposition is often very difficult. There are many competing factors and trade-offs that must be considered. One is the need to select precursors that have high vapor pressure, stability, and lifetime that can produce deposits in a reproducible manner over time. The precursor preferably has a low affinity for oxidation reactions that impair the resistivity. However, compounds that resist oxidation reactions, such as noble metal compounds, are the most reactive, unstable, and difficult to synthesize, if not impossible. Organometallics are very stable and can be synthesized relatively easily, but they have a large amount of carbon, which is the resulting deposition due to the incorporation of carbon-based ligand materials into the metal structure. There is a possibility of greatly impairing the purity and metallic properties of the object. Metal halides may avoid and solve the carbon problem, but may actually enhance FIB etching and / or not deposit at all.

ヘキサメチル二スズ（ＨＭＤＴ）は、分子式Ｃ6Ｈ18Ｓｎ2を有する有機スズ化合物であり、一般に有機合成反応に使用され、２３℃の融点を持ち、ＢＩＤに対して十分な量の前駆体を強力に供給するように室温でかなり高い蒸気圧を有する。ＨＭＤＴがＥＢＩＤでの電子ビームの前駆体として使用されると、結果物と得られる堆積物は、酸化スズと炭素の混合物になると考えられる。この材料の抵抗率は、好ましいものではなく、非オーミックの電気的性質（非線形の電流／電圧応答）を有する。これらの特性は、低抵抗率が要求される回路形成には望ましくない。しかしながら、酸化スズ及び窒化スズは半導体として振る舞うことができ、そのため、他の分野に応用することはできる。 Hexamethyldistin (HMDT) is an organotin compound having the molecular formula C 6 H 18 Sn 2 , commonly used in organic synthesis reactions, having a melting point of 23 ° C. and a powerful enough precursor for BID. Has a fairly high vapor pressure at room temperature. When HMDT is used as an electron beam precursor in EBID, the resulting and resulting deposits are believed to be a mixture of tin oxide and carbon. The resistivity of this material is not favorable and has non-ohmic electrical properties (nonlinear current / voltage response). These characteristics are undesirable for circuit formation where low resistivity is required. However, tin oxide and tin nitride can behave as semiconductors and can therefore be applied in other fields.

しかしながら、出願人は、ＨＭＤＴなどのメチル化又はエチル化金属を用いたガリウムイオンビームでの堆積、及びガリウムが堆積物に結合した生成物は、オーミック（線形の電流/電圧応答）である材料となり、優れた抵抗率（スズバルクの５倍以内）の材料となることを発見した。イオンビームによって堆積するスズ及びガリウムは、固溶体及び共融混合物を形成する可能性があり、これらは測定される抵抗率を追加的に押し上げる可能性がある。堆積物において観察された幾つかの形態は、部分的な共融固化反応が想起されるが、確かではない。図１及び図２は、ＨＭＤＴでのＦＩＢＩＤにおいて現れる微細構造の例を示す。   However, Applicants have noted that deposition with gallium ion beams using methylated or ethylated metals such as HMDT, and products in which gallium is bound to the deposit are materials that are ohmic (linear current / voltage response). It was found that the material has excellent resistivity (within 5 times that of tin bulk). Tin and gallium deposited by ion beams can form solid solutions and eutectic mixtures, which can additionally boost the measured resistivity. Some forms observed in the deposit are reminiscent of partial eutectic solidification reactions, but are not certain. 1 and 2 show examples of microstructures that appear in FIBID in HMDT.

堆積の正確なメカニズムは明確でないが、ＦＩＢＩＤ対するＨＭＤＴの新しい利用法によれば、高純度（スズ１００％に近い）で優れた電気特性を有する堆積材料を生成することが実験的に示されている。図３は、ＨＭＤＴを前駆体として使用したＦＩＢＩＤ堆積物のＥＤＳスペクトルであり、ガリウム、少量の炭素及び酸素を残量に含んだ純度約９７％のスズに示す。簡明のため、図３ではＳｉＯ2のバックグラウンドスペクトルが差し引かれている。好ましくは、本発明による堆積材料は、前駆体気体から分解した金属について少なくとも９０％の純度を有し、さらに好ましくは、堆積材料は、分解した金属について少なくとも９５％の純度を有する。 Although the exact mechanism of deposition is not clear, the new use of HMDT for FIBID has been experimentally shown to produce deposition materials with high purity (close to 100% tin) and excellent electrical properties. Yes. FIG. 3 is an EDS spectrum of a FIBID deposit using HMDT as a precursor, showing about 97% pure tin with gallium, a small amount of carbon and oxygen in the balance. For simplicity, the background spectrum of SiO 2 is subtracted in FIG. Preferably, the deposited material according to the present invention has a purity of at least 90% for the metal decomposed from the precursor gas, and more preferably the deposited material has a purity of at least 95% for the decomposed metal.

図４Ａは、各ＦＩＢＩＤ堆積物の測定された電気抵抗を表示するプロットであり、各堆積物の半値全幅の関数として表示される（間接的な電流密度の測定）。ここでは、金属線を堆積させるために異なるビーム電流が使用されている。図４Ａのプロットは、ビーム径がいくらか未知の量ずつ増加しながら、ビーム電流が増加すること（左から右へ）を示す。堆積物の半値全幅値は、実際のビーム径と相関を有するものと推測でき、そして、この相関は電流密度を評価するのに用いることができる。図４Ｂは、測定された電気抵抗率に基づく堆積物毎の計算された電流密度を表示するプロットである。流束が増加すると抵抗率が減少し、電流密度が増加すると抵抗率が減少することが示されており、最も低い抵抗率は、電流密度及び流束の両方を最大にすることによって得られる。   FIG. 4A is a plot that displays the measured electrical resistance of each FIBID deposit, displayed as a function of the full width at half maximum of each deposit (indirect current density measurement). Here, different beam currents are used to deposit metal lines. The plot in FIG. 4A shows that the beam current increases (from left to right) while the beam diameter increases by some unknown amount. The full width at half maximum of the deposit can be assumed to be correlated with the actual beam diameter, and this correlation can be used to evaluate the current density. FIG. 4B is a plot displaying the calculated current density for each deposit based on the measured electrical resistivity. It has been shown that resistivity decreases with increasing flux and decreases with increasing current density, and the lowest resistivity is obtained by maximizing both current density and flux.

図４Ａ及び４Ｂに示したとおり、出願人は、ＨＭＤＴなどのメチル化又はエチル化金属を前駆体として用いることによって、極めて低抵抗率の材料を堆積できることを発見した。本明細書中で使用される用語「低抵抗率」は、１２０μΩ・ｃｍより小さい抵抗率をいう。最も低抵抗率の堆積のためには、電流密度（単位時間当たり単位面積当たりのイオン）を最大化する必要があり、流束（単位面積当たりのイオン）も同様とする。図４Ａ及び図４Ｂに示されるように、ＨＭＤＴ前駆体を使用すると、スズが４０μΩ・ｃｍと低い抵抗率で堆積される。この場合、３０ｋＶで５００ｐＡのビームを用い、３０ミクロン長の線の堆積物に対して２０秒間負のビームが重ねられ、約４０μΩ・ｃｍの抵抗率を有するスズが堆積された。低抵抗率の材料を堆積させるため、他の環境では、ＨＭＤＴに加えて、例えば、メチルスズトリクロリド（ｍｅｔｈｙｌ ｔｉｎ ｔｒｉｃｈｌｏｒｉｄｅｓ）、ヘキサエチル二スズ（ｈｅｘａｅｔｈｙｌｄｉｔｉｎｓ）及びトリブチルスズ（ｈｅｘａｂｕｔｙｌｄｉｔｉｎｓ）を含む他のメチル化及びエチル化金属を使用してもよい。   As shown in FIGS. 4A and 4B, Applicants have discovered that very low resistivity materials can be deposited by using a methylated or ethylated metal such as HMDT as a precursor. As used herein, the term “low resistivity” refers to a resistivity of less than 120 μΩ · cm. For the lowest resistivity deposition, the current density (ions per unit area per unit time) needs to be maximized, and so is the flux (ions per unit area). As shown in FIGS. 4A and 4B, using the HMDT precursor, tin is deposited with a resistivity as low as 40 μΩ · cm. In this case, a 500 pA beam at 30 kV was used, and a negative beam was superimposed on the 30 micron long line deposit for 20 seconds to deposit tin having a resistivity of about 40 μΩ · cm. In order to deposit low resistivity materials, in other environments, in addition to HMDT, other methylations including, for example, methyl tin trichloride, hexaethyl ditins, and hexabutyl ditins, and Ethylated metal may be used.

このように、本発明の実施形態は、回路形成中に導電性材料を堆積させる用途に用いることに適している。例えば、図５Ａは、典型的な集積回路５５０の一部の概略を示す断面図である。図５に示されたように、集積回路５５０は、基板５５２と誘電体絶縁層５４２を含む。金属インターコネクト５２０及び５２４は、拡散層５３２、５３４及び５３６に接続される。拡散層５３４は、金属インターコネクト５２４を介して拡散層５３６に接続され、拡散層５３２は拡散層５３４には接続されない。   Thus, embodiments of the present invention are suitable for use in applications where conductive materials are deposited during circuit formation. For example, FIG. 5A is a cross-sectional view that schematically illustrates a portion of a typical integrated circuit 550. As shown in FIG. 5, the integrated circuit 550 includes a substrate 552 and a dielectric insulating layer 542. Metal interconnects 520 and 524 are connected to diffusion layers 532, 534 and 536. Diffusion layer 534 is connected to diffusion layer 536 through metal interconnect 524, and diffusion layer 532 is not connected to diffusion layer 534.

図５Ｂは、図５Ａの集積回路５５０上で実行される回路形成を示す断面図である。集積回路５５０は、基板５５２及び誘電体絶縁層５４２を含む。金属インターコネクト５２０及び５２４は、拡散層５３２、５３４及び５３６に接続される。また、図５Ｂに示されるように、回路形成は、拡散層５３２を拡散層５３４に接続するように実施される。ホール５４５は、金属インターコネクト５２２及び金属インターコネクト５２４の一部が、誘電体絶縁層５４２を通じて露出するようにミリングされる。そして、導電体５４６は、金属インターコネクト５２２を金属インターコネクト５２４に接続するように堆積され、それによって拡散層５３２を拡散層５３４に接続する。上述したように、高周波ＩＣデバイスには、チップの性能を向上させるために非常に低いインターコネクト抵抗率が求められており、チップ上のインターコネクト遅延に起因するいずれかの性能上のボトルネックを低減するため、５０μΩ・ｃｍ程度の抵抗率がさらに好ましい。回路形成による抵抗率が作りこまれた配線の値に概ね近づけば、ＩＣデバイスの性能を確保できるＦＩＢ回路形成の用途はもっと効果的なものとなる。   FIG. 5B is a cross-sectional view illustrating circuit formation performed on integrated circuit 550 of FIG. 5A. The integrated circuit 550 includes a substrate 552 and a dielectric insulating layer 542. Metal interconnects 520 and 524 are connected to diffusion layers 532, 534 and 536. Further, as shown in FIG. 5B, the circuit formation is performed so as to connect the diffusion layer 532 to the diffusion layer 534. The holes 545 are milled such that the metal interconnect 522 and a portion of the metal interconnect 524 are exposed through the dielectric insulating layer 542. A conductor 546 is then deposited to connect the metal interconnect 522 to the metal interconnect 524, thereby connecting the diffusion layer 532 to the diffusion layer 534. As noted above, high frequency IC devices require very low interconnect resistivity to improve chip performance, reducing any performance bottlenecks caused by on-chip interconnect delays. Therefore, a resistivity of about 50 μΩ · cm is more preferable. The use of FIB circuit formation that can ensure the performance of the IC device becomes more effective if the resistivity of the circuit formation is close to the value of the wiring in which the circuit is formed.

図６は、本発明の好ましい実施形態に従って、ＨＭＤＴを前駆体として使用してスズ層を堆積する方法を実施するための手順を示すフローチャートである。ステップ６００では、試料が適当な粒子ビームシステムに搬入される。当業者であれば、粒子ビームシステムは、堆積材料に応じた特定の用途次第であることを理解する。ＴＥＭ試料の準備に適した粒子ビームシステムは、例えば、図７を参照して後述されるようなデュアルビームＳＥＭ／ＦＩＢシステムであってもよい。ステップ６０１では、堆積物汚染の可能性を最小限に抑えるために、任意選択のプラズマクリーニングの手順を実行して、残留炭化水素を除去するようにしてもよい。任意選択のステップ６０２では、例えば、揮発性炭化水素やその他の残留汚染物質からの汚染を最小限に抑えるため、システムの最大のベース圧力に達するまで、堆積を止めておいてもよい。   FIG. 6 is a flowchart illustrating a procedure for performing a method of depositing a tin layer using HMDT as a precursor, in accordance with a preferred embodiment of the present invention. In step 600, the sample is loaded into a suitable particle beam system. One skilled in the art will appreciate that the particle beam system depends on the particular application depending on the deposition material. A particle beam system suitable for preparing a TEM sample may be, for example, a dual beam SEM / FIB system as described below with reference to FIG. In step 601, an optional plasma cleaning procedure may be performed to remove residual hydrocarbons to minimize the possibility of deposit contamination. In optional step 602, deposition may be stopped until the maximum base pressure of the system is reached, for example, to minimize contamination from volatile hydrocarbons and other residual contaminants.

ステップ６０３では、ＨＭＤＴなどのメチル化又はエチル化金属を含む前駆体気体が、材料が堆積される試料表面に導入される。前駆体気体は、ガス供給ニードル又はキャピラリを介してその表面に向けられて、ミリバールの範囲内の局所的ガス圧を生成することが好ましい。一つの好ましい実施形態では、前駆体気体を含まない真空圧は約３×１０-6ミリバールとなり、前駆体気体を含む場合の真空室内の圧力は約５×１０-5ミリバールに上昇する。当業者であれば理解されるように、システムのベース圧力を超える圧力上昇は、気体の化学的性質の点においては十分であるが、圧力上昇はシステムの露出を最小にするように制限され、システムの真空制限を超過しないことが望ましい。一般的には、相当な圧力を達成するようなシステムの温度より数度以上前駆体を加熱する必要はない。流量を減少させる開口部は、実際には、顕微鏡の負荷を最小限に抑えるために低い気体圧力で作動を可能にするように設けられてもよい。 In step 603, a precursor gas comprising a methylated or ethylated metal such as HMDT is introduced to the sample surface on which the material is deposited. The precursor gas is preferably directed to its surface via a gas supply needle or capillary to produce a local gas pressure in the millibar range. In one preferred embodiment, the vacuum pressure without the precursor gas is about 3 × 10 −6 mbar, and the pressure in the vacuum chamber with the precursor gas is increased to about 5 × 10 −5 mbar. As will be appreciated by those skilled in the art, a pressure increase above the base pressure of the system is sufficient in terms of gas chemistry, but the pressure increase is limited to minimize system exposure, It is desirable not to exceed the vacuum limit of the system. In general, it is not necessary to heat the precursor more than a few degrees above the temperature of the system to achieve a substantial pressure. The opening that reduces the flow rate may actually be provided to allow operation at low gas pressures to minimize the load on the microscope.

次いで、ステップ６０４では、集束イオンビームが使用され、沈降した材料が堆積する表面に照射される。局所的な材料堆積の速さは変化させることができるが、好ましい実施形態では、約６μｍ3／ｍｉｎとすることができる。好ましい実施形態では、ガリウムイオンビームが使用される。また、本発明は、イオン、例えば、キセノン、アルゴン又はヘリウムイオンが選択可能なＦＩＢプラズマ源を使用して実行することもできる。また、異なる電荷の大きなイオン配列、同様に、二量体、三量体及びそれらの各イオンを供給可能な質量選別のＦＩＢイオン源が、本発明に従ったビームの化学反応を誘導するために適している。さらに、例えば、反応性プラズマ源からの生成されたもの又は酸素原子ビームを使用して、酸化スズの堆積を実施することができる。 Next, in step 604, a focused ion beam is used to irradiate the surface on which the deposited material is deposited. The rate of local material deposition can vary, but in a preferred embodiment it can be about 6 μm 3 / min. In a preferred embodiment, a gallium ion beam is used. The present invention can also be practiced using a FIB plasma source in which ions such as xenon, argon or helium ions can be selected. Also, a mass-selective FIB ion source capable of supplying large ion arrays of different charges, as well as dimers, trimers and their respective ions, to induce a beam chemical reaction according to the present invention. Is suitable. Further, tin oxide deposition can be performed using, for example, a generated from a reactive plasma source or an oxygen atom beam.

任意選択のステップ６０５では、堆積後、イオンビームは、ミル処理によって望ましくない周囲の堆積を除去するのに使用され、その結果、はみ出しのない精度のよいパターンを得ることができる。最後に、任意選択のステップ６０６では、堆積材料は、さらに抵抗率を改善（より低く）するように真空中又は減圧環境下で加熱することによって処理される。数分から数時間にかけて、金属の融点に近づくような温度でアニーリングする場合、活発な熱運動によって、金属の秩序化及び結晶化が可能となる。これは、電子運動を阻害する欠陥による散乱数を低減することによって、通常、金属の抵抗率を低減させる効果を持つ。減圧環境とする場合の目的は、堆積中に真空室残留ガスに起因して生起する可能性のある金属スズの酸化に対抗することである。例えば、反応性の高い水素原子で酸化金属を還元するように商業用の水素原子発生器を使用してもよい。この反応は、酸化型から酸化数なしの状態へとスズを還元する結果となり、電子輸送にとってより好ましい（抵抗率を下げる）。また、堆積材料の抵抗率は、イオンビーム、電子ビーム、レーザーを介在した材料のアニーリングによって改善することができるし、あるいは金属を介した電流の通過によって電気的に改善することができる。   In optional step 605, after deposition, the ion beam is used to remove unwanted ambient deposition by milling, so that an accurate pattern without protrusion can be obtained. Finally, in optional step 606, the deposited material is processed by heating in a vacuum or in a reduced pressure environment to further improve (lower) the resistivity. When annealing is performed at a temperature approaching the melting point of the metal over several minutes to several hours, the metal can be ordered and crystallized by vigorous thermal motion. This usually has the effect of reducing the resistivity of the metal by reducing the number of scattering due to defects that hinder electron motion. The purpose of the reduced pressure environment is to combat the oxidation of metallic tin that may occur during deposition due to vacuum chamber residual gas. For example, a commercial hydrogen atom generator may be used to reduce the metal oxide with highly reactive hydrogen atoms. This reaction results in the reduction of tin from the oxidized form to the non-oxidized state and is more favorable for electron transport (reducing resistivity). Also, the resistivity of the deposited material can be improved by annealing the material via an ion beam, electron beam, or laser, or it can be electrically improved by passing a current through the metal.

本発明の他の好ましい実施形態では、スズ前駆体は、酸化スズを形成するように酸素や水と混合させてもよいし、窒化スズを形成するようにアミンや窒素含有化合物と混合させてもよい。このように、異なる材料を同じ前駆体を使用して堆積させることができ、堆積材料は、前駆体と混合された化合物に応じて、導電体、絶縁体又は半導体として作用する。堆積材料の抵抗率は、所望の用途に応じて容易に制御でき、したがって、スズ堆積プロセスの有用性は大きく拡がる。   In other preferred embodiments of the invention, the tin precursor may be mixed with oxygen or water to form tin oxide, or mixed with an amine or nitrogen-containing compound to form tin nitride. Good. In this way, different materials can be deposited using the same precursor, which acts as a conductor, insulator or semiconductor, depending on the compound mixed with the precursor. The resistivity of the deposited material can be easily controlled depending on the desired application, thus greatly expanding the usefulness of the tin deposition process.

図７は、本発明による方法を実行するように備えられた典型的なデュアルビームＳＥＭ／ＦＩＢシステム２１０の例示的な実施形態を示す。本発明の実施形態は、低抵抗率の材料を基板のターゲット表面上に堆積する用途の種々の変形に広く用いることができる。かかる試料の準備及び分析は、典型的には、ここで説明しているようなデュアルビーム、電子ビーム／集束イオンビームシステムにおいて実行される。適切なデュアルビームシステムは、例えば、本出願の譲受人であるＦＥＩ社、オレゴン州ヒルズボロ、から市販されている。適切なハードウェアの例は以下で説明されるが、これに限定されず、本発明はいずれの特定の形式のハードウェアでも実行することができる。   FIG. 7 shows an exemplary embodiment of an exemplary dual beam SEM / FIB system 210 equipped to perform the method according to the present invention. Embodiments of the present invention can be widely used in various variations of applications where low resistivity materials are deposited on a target surface of a substrate. Such sample preparation and analysis is typically performed in a dual beam, electron beam / focused ion beam system as described herein. A suitable dual beam system is commercially available from, for example, FEI Company, Hillsboro, Oreg., The assignee of the present application. Examples of suitable hardware are described below, but are not limited thereto, and the invention can be implemented on any particular type of hardware.

デュアルビームシステム７１０は、排気可能な試料室７２６上に、垂直に設けられた電子ビームカラムと、垂線から約５２°の角度をもって設けられた集束イオンビーム（ＦＩＢ）カラムとを有する。試料室は、例えば、ターボ分子ポンプ、又は、油拡散ポンプ、イオンゲッターポンプ、スクロールポンプなどの他の公知の排気手段によって排気されてもよい。   The dual beam system 710 has an electron beam column provided vertically on a sample chamber 726 that can be evacuated and a focused ion beam (FIB) column provided at an angle of about 52 ° from the perpendicular. The sample chamber may be evacuated by, for example, a turbo molecular pump or other known evacuation means such as an oil diffusion pump, an ion getter pump, or a scroll pump.

電子ビームカラム７４１は、電子を発生させる電子源７５２と、微細に集束する電子ビーム７４３を形成する電子光学レンズ７５６及び７５８とを有する。電子ビーム７４３は、偏向コイル７６０によって、基板７２２の表面上に定められ、かつ基板７２２の表面を走査することができる。レンズ７５６、７５８及び偏向コイル７６０の動作は、電源及び制御ユニット７４５によって制御される。なお、レンズ及び偏向ユニットは電場を利用して電子ビームを操作してよいし、磁場を利用してもよい。あるいは、それらを組み合わせて利用してもよい。   The electron beam column 741 includes an electron source 752 that generates electrons, and electron optical lenses 756 and 758 that form an electron beam 743 that is finely focused. The electron beam 743 is defined on the surface of the substrate 722 by the deflection coil 760 and can scan the surface of the substrate 722. The operations of the lenses 756 and 758 and the deflection coil 760 are controlled by a power supply and control unit 745. The lens and the deflection unit may operate an electron beam using an electric field or may use a magnetic field. Or you may utilize combining them.

電子ビーム７４３は、試料室７２６内の下部に位置する可動式Ｘ−Ｙ−Ｚ試料台７２５上の基板７２２の上に集束される。電子ビーム中の電子が基板７２２に衝突する場合、２次電子が放出される。これらの２次電子は、Ｅｖｅｒｈａｒｄ−Ｔｈｏｒｎｌｅｙ型検出器又は低エネルギー電子を検出可能な半導体デバイスなどの二次電子検出器７４０によって検出される。検出器信号はコントローラ７１９へ供給される。また、かかるコントローラ７１９は、検出器信号、レンズ、電子源、ＧＩＳ、試料台とポンプ、及び他の装置構成部を制御する。モニタ７４４は、検出器７１９の信号を用いて基板の画像を表示するのに用いられる。ＴＥＭ試料ホルダ７２４及び試料台７２５の付近に設けられたＳＴＥＭ検出器７６２は、ＴＥＭ試料ホルダ上に載置された試料を透過する電子を収集することができる。   The electron beam 743 is focused on a substrate 722 on a movable XYZ sample stage 725 located in the lower part of the sample chamber 726. When electrons in the electron beam collide with the substrate 722, secondary electrons are emitted. These secondary electrons are detected by a secondary electron detector 740, such as an Everhard-Thornley detector or a semiconductor device capable of detecting low energy electrons. The detector signal is supplied to the controller 719. The controller 719 also controls the detector signal, lens, electron source, GIS, sample stage and pump, and other device components. The monitor 744 is used to display an image of the substrate using the signal of the detector 719. A STEM detector 762 provided in the vicinity of the TEM sample holder 724 and the sample stage 725 can collect electrons that pass through the sample placed on the TEM sample holder.

気体注入システム（ＧＩＳ）７４６が真空室に設けられている。ＧＩＳは、前駆体材料を保持する容器（図示せず）及びＨＤＭＴ前駆体材料を基板表面へ導入するニードル７７０を備える。ＧＩＳは、さらに、基板への前駆体材料の供給を制御する手段７７１を備える。この例では、制御手段は、調節バルブとして図示されているが、例えば、前駆体材料を加熱制御する構成としてもよい。   A gas injection system (GIS) 746 is provided in the vacuum chamber. The GIS includes a container (not shown) that holds the precursor material and a needle 770 that introduces the HDMT precursor material to the substrate surface. The GIS further comprises means 771 for controlling the supply of precursor material to the substrate. In this example, the control means is illustrated as a regulating valve, but may be configured to control the heating of the precursor material, for example.

また、デュアルビームシステム７１０は、集束イオンビーム（ＦＩＢ）システム７１１を含み、ＦＩＢシステム７１１は、上部ネック部分７１２を有する排気された真空室を備える。上部ネック部分７１２内には、イオン源７１４と、引き出し電極及び静電光学系を含む集束カラム７１６が設けられている。集束カラム７１６の軸は、電子カラムの軸から５２°傾いている。イオンカラム７１２は、イオン源７１４、引き出し電極７１５、集束素子７１７、偏向素子７２０、及び集束イオンビーム７１８を有する。イオンビーム７１８は、イオン源７１４から、カラム７１６を通り、概略的に表されている静電偏向手段７２０の間を通って、基板７２２へ向かう。基板７２２は、例えば、真空室７２６下部内の可動Ｘ−Ｙ−Ｚステージ７２５上に設けられた半導体デバイスを含む。   The dual beam system 710 also includes a focused ion beam (FIB) system 711 that includes an evacuated vacuum chamber having an upper neck portion 712. In the upper neck portion 712, an ion source 714 and a focusing column 716 including extraction electrodes and an electrostatic optical system are provided. The axis of the focusing column 716 is inclined 52 ° from the axis of the electron column. The ion column 712 includes an ion source 714, an extraction electrode 715, a focusing element 717, a deflection element 720, and a focused ion beam 718. The ion beam 718 is directed from the ion source 714 through the column 716 and between the electrostatic deflection means 720 schematically represented to the substrate 722. The substrate 722 includes, for example, a semiconductor device provided on a movable XYZ stage 725 in the lower part of the vacuum chamber 726.

また、試料台７２５は、１つ以上のＴＥＭ用試料ホルダ７２４を支持することができ、これにより、試料を半導体デバイスから取り出し、ＴＥＭ用試料ホルダへ移動させることができる。試料台７２５は、水平面（Ｘ軸及びＹ軸）及び垂直方向（Ｚ軸）に移動可能であることが好ましい。試料台７２５は、約６０°傾斜することが可能であり、Ｚ軸の周りを回転することも可能である。一部の実施形態では、独立したＴＥＭ用試料台（図示されていない）が用いられる。そのようなＴＥＭ用試料台もまた、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸について可動することが好ましい。基板７２２をＸ−Ｙ−Ｚステージ７２５へ挿入するため、及びガスを供給器に補充するため、それが使用される場合、ドア７６１は開放される。ドアは、システムが真空状態にある場合に開放できないようにインターロックされる。   In addition, the sample stage 725 can support one or more TEM sample holders 724, whereby the sample can be taken out of the semiconductor device and moved to the TEM sample holder. The sample stage 725 is preferably movable in the horizontal plane (X axis and Y axis) and in the vertical direction (Z axis). The sample stage 725 can be tilted by about 60 ° and can be rotated around the Z axis. In some embodiments, an independent TEM sample stage (not shown) is used. Such a TEM sample stage is also preferably movable about the X axis, the Y axis, and the Z axis. The door 761 is opened when it is used to insert the substrate 722 into the XYZ stage 725 and to refill the supply with gas. The door is interlocked so that it cannot be opened if the system is in a vacuum.

ネック部分７１２を排気するためにイオンポンプ７６８が用いられる。真空室７２６は、真空コントローラ７３２の制御下で、ターボ分子ポンプ及び機械式排気システム７３０によって排気される。真空システムは、真空室７２６内部で、約３×１０-6ｍｂａｒの真空度を提供する。適切な前駆体気体が試料表面に導入される場合、真空室のバックグラウンド圧力は、典型的には約５×１０-5ｍｂａｒにまで上昇することがある。 An ion pump 768 is used to evacuate the neck portion 712. The vacuum chamber 726 is evacuated by a turbo molecular pump and mechanical exhaust system 730 under the control of a vacuum controller 732. The vacuum system provides a vacuum of about 3 × 10 −6 mbar inside the vacuum chamber 726. If a suitable precursor gas is introduced to the sample surface, the background pressure of the vacuum chamber can typically rise to about 5 × 10 −5 mbar.

高電圧電源７３４は、液体金属イオン源７１４、並びにイオンビーム集束カラム７１６内の適切な電極に接続され、約１ｋｅＶ〜６０ｋｅＶのイオンビーム７１８を生成し、そのイオンビーム７１８を試料へ導く。パターン生成装置７３８によって提供される所定のパターンに従って動作する偏向コントローラ及び増幅器７３６は、偏向板７２０と結合し、ここで、イオンビーム７１８は、基板７２２の上側表面上の対応するパターンをなぞるように手動又は自動で制御されてもよい。一部のシステムでは、当業者に周知なように、偏向板は最終レンズの前段に設けられる。イオンビーム集束カラム２１６内のビームブランキング電極（図示せず）は、ビームビームブランキングコントローラ（図示せず）がブランキング電圧をビームブランキング電極（図示せず）に印加する場合、イオンビーム７１８を、基板７２２の代わりにブランキングアパーチャ（図示せず）へ衝突させる。   A high voltage power source 734 is connected to the liquid metal ion source 714 and appropriate electrodes in the ion beam focusing column 716 to generate an ion beam 718 of approximately 1 keV to 60 keV and direct the ion beam 718 to the sample. A deflection controller and amplifier 736 operating according to a predetermined pattern provided by the pattern generator 738 is coupled to the deflection plate 720, where the ion beam 718 follows the corresponding pattern on the upper surface of the substrate 722. It may be controlled manually or automatically. In some systems, the deflector is provided in front of the final lens, as is well known to those skilled in the art. A beam blanking electrode (not shown) in the ion beam focusing column 216 is used when the beam beam blanking controller (not shown) applies a blanking voltage to the beam blanking electrode (not shown). Are made to collide with a blanking aperture (not shown) instead of the substrate 722.

液体金属イオン源７１４は、典型的には、ガリウムの金属イオンビームを提供する。イオンミリング、エンハンストエッチング、材料堆積による基板７２２の改質の場合、又は基板７２２を画像化する目的の場合、液体金属イオン源７１４は、典型的には基板７２２で０．１μｍ未満の幅のビームを集束させることができる。   The liquid metal ion source 714 typically provides a metal ion beam of gallium. For modification of the substrate 722 by ion milling, enhanced etching, material deposition, or for the purpose of imaging the substrate 722, the liquid metal ion source 714 is typically a beam of less than 0.1 μm wide at the substrate 722. Can be focused.

システムコントローラ７１９は、デュアルビームシステム７１０の各種構成部の動作を制御する。システムコントローラ７１９を介して、利用者は、従来のユーザーインターフェース（図示せず）へのコマンドの入力によって、イオンビーム７１８又は電子ビーム７４３を所望の動作で走査させることができる。代替方法として、システムコントローラ７１９は、プログラムの命令に従ってデュアルビームシステム７１０を制御してもよい。   A system controller 719 controls operations of various components of the dual beam system 710. Through the system controller 719, the user can scan the ion beam 718 or the electron beam 743 in a desired operation by inputting a command to a conventional user interface (not shown). Alternatively, the system controller 719 may control the dual beam system 710 according to program instructions.

本発明の好ましい方法又は装置は多くの新規の態様を持っており、そして、本発明は、目的に合わせて様々な方法又は装置で具体化することができるので、すべての態様がすべての実施形態に示される必要はない。さらに、記載された実施形態の多くの態様は個々に特許性があるものと考えられる。本発明は、幅広い適用性を有しており、上記の例に記載され、示されたとおり、多くの利点を提供することができる。本実施形態は、特定の適用に応じて様々な変更が可能であるが、必ずしも全部の実施形態がすべての利点を提供できるものではなく、本発明に従って達成できるすべての目的を満たすものではない。   The preferred method or apparatus of the present invention has many novel aspects, and the present invention can be embodied in various methods or apparatuses for different purposes, so that all aspects are all embodiments. Need not be shown. Further, many aspects of the described embodiments are considered individually patentable. The present invention has wide applicability and can provide many advantages as described and shown in the above examples. While this embodiment can be modified in various ways depending on the particular application, not all embodiments can provide all the advantages and do not meet all the objectives that can be achieved in accordance with the present invention.

上記の本発明の説明は主に低抵抗材料のビーム誘起堆積のための方法に関するが、かかる方法の動作を実行する装置も、さらに本発明の範囲内であることを認識すべきである。さらに、本発明の実施形態は、コンピュータハードウェア、ハードウェアとソフトウェアの組合わせによって、又は非一時的（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ）なコンピュータが読み取り可能なメモリに格納されたコンピュータ命令によって、実施可能であることを認識すべきである。本方法は、標準的なプログラミング技術を利用したコンピュータプログラム−コンピュータプログラムを伴って構成される非一時的なコンピュータが読み取り可能な記憶媒体であって、本明細書に記載された方法及び図面に従う特定の定義済みの方法でコンピュータを動作させるように構成された記憶媒体を含む−によって実施することができる。各プログラムは、コンピュータシステムと通信するために、高級の手続き型言語又はオブジェクト指向プログラミング言語によって実施可能である。ただし、プログラムは、必要に応じてアセンブリ言語又は機械語によって実施されてもよい。いずれの場合でも、言語はコンパイル言語又はインタープリタ言語であってよい。さらに、プログラムは、その目的のためにプログラムされた専用の集積回路上で実行することができる。   While the above description of the present invention is primarily directed to a method for beam induced deposition of low resistance materials, it should be recognized that apparatuses for performing the operations of such methods are also within the scope of the present invention. Furthermore, embodiments of the invention can be implemented by computer hardware, a combination of hardware and software, or by computer instructions stored in non-transitory computer readable memory. It should be recognized. The method is a computer program utilizing standard programming techniques-a non-transitory computer readable storage medium configured with a computer program, which is specified according to the method and drawings described herein. Including a storage medium configured to operate the computer in a predefined manner. Each program can be implemented in a high-level procedural or object-oriented programming language to communicate with a computer system. However, the program may be implemented in assembly language or machine language as necessary. In any case, the language may be a compiled language or an interpreted language. Furthermore, the program can be executed on a dedicated integrated circuit programmed for that purpose.

また、この方法は、いずれの形式のコンピュータプラットフォームでも実施可能である。これは特に限定されるものでなく、パーソナルコンピュータ、ミニコンピュータ、メインフレーム、ワークステーション、ネットワーク又は分散コンピューティング環境、分離しているコンピュータプラットフォーム、荷電粒子装置又は他の撮像素子と統合された又は通信可能な機器などを含む。本発明の態様は、非一時的な記憶媒体又はデバイスに格納された機械可読コードにおいて実施でき、記憶媒体又はデバイスは、可搬式であってもよいし、コンピュータプラットフォームと一体であってもよく、例えば、ハードディスク、光学式読み取り・書き込み可能な記憶媒体、ＲＡＭ、ＲＯＭなどがある。すなわち、本明細書に記載の手順を実行するコンピュータによって記憶媒体又はデバイスが読み出されたとき、そのコンピュータを設定・動作させることができように、プログラムで制御できるコンピュータによって読み取り可能なものであればよい。さらに、機械可読コード又はその一部は、有線又は無線ネットワーク経由で送信することができる。本明細書に記載された発明は、マイクロプロセッサ又は他のデータプロセッサと協働して上記の手順を実行するための命令又はプログラムを含む場合、これら又はその他の各種の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体を含むものである。また、本発明は、本明細書に記載された方法及び技術に従ってプログラムされている場合、コンピュータそれ自体も含むものである。   The method can also be implemented on any type of computer platform. This is not particularly limited and is integrated or communicated with a personal computer, minicomputer, mainframe, workstation, network or distributed computing environment, separate computer platform, charged particle device or other imaging device Includes possible equipment. Aspects of the invention may be implemented in machine-readable code stored on non-transitory storage media or devices, which may be portable or integral with a computer platform, For example, there are a hard disk, an optically readable / writable storage medium, a RAM, a ROM, and the like. In other words, when a storage medium or device is read by a computer that executes the procedures described in this specification, the computer can be read by a computer that can be controlled by a program so that the computer can be set and operated. That's fine. Further, the machine readable code or a portion thereof can be transmitted via a wired or wireless network. The invention described herein may include these or other various non-transitory computer readable storages, including instructions or programs for performing the above procedures in cooperation with a microprocessor or other data processor. Includes media. The present invention also includes the computer itself when programmed according to the methods and techniques described herein.

コンピュータプログラムには、ここに記載された関数を演算するための入力データを適用することができ、出力データを生成するように入力データを変換することができる。出力情報は、ディスプレイモニターなどの１つ又は複数の出力デバイスに適用されてもよい。本発明の好ましい実施形態では、変換されたデータは、物理的な及び有形のオブジェクトを表すものであり、これらはディスプレイ上で物理的な及び有形のオブジェクトの特定の視覚的描写を生成する。   The computer program can be applied with input data for computing the functions described herein, and the input data can be converted to generate output data. The output information may be applied to one or more output devices such as a display monitor. In a preferred embodiment of the present invention, the transformed data is representative of physical and tangible objects, which generate a specific visual representation of the physical and tangible objects on the display.

また、本発明の好ましい実施形態では、ビームの粒子を用いて試料を画像化するために、ＦＩＢ又はＳＥＭなどの粒子ビーム装置を使用してもよい。試料の画像化に使用されるこのような粒子は、試料と固有の相互作用を生じるものであり、ある程度の物理的な変化を引き起こす。さらに、本明細書においては、例えば、「計算する」「決定する」「測定する」「生成する」「検出する」「形成する」などの用語を利用した議論は、コンピュータシステム、又は同様の電子機器の動作、プロセスにも及ぶものである。これらコンピュータシステム又は同様の電子機器は、コンピュータシステム内で物理量として示されるデータを、コンピュータシステム又は他の情報ストレージ、送信デバイス又はディスプレイデバイス内で物理量として示される他の類似のデータに変換する。   Also, in a preferred embodiment of the present invention, a particle beam device such as FIB or SEM may be used to image the sample using the particles of the beam. Such particles used for sample imaging are those that inherently interact with the sample and cause some physical change. Further, in this specification, for example, discussions using terms such as “calculate”, “determine”, “measure”, “generate”, “detect”, “form”, and the like refer to computer systems or similar electronic It extends to device operations and processes. These computer systems or similar electronic devices convert data represented as physical quantities in the computer system into other similar data represented as physical quantities in the computer system or other information storage, transmitting device or display device.

前述した例は本発明を回路形成に適用するものであったが、本発明は基板上に低抵抗の金属を堆積させる前駆体を必要とするいずれかの用途、又は同じ前駆体気体を使用して金属酸化物、窒化物を堆積させる用途に利用することができる。前述した記載の多くは半導体ウエハや磁気記憶媒体に向けられているが、本発明は、適当ないずれの基板ないし表面にも適用することができる。用語「ワークピース」「試料」「基板」「標本」は、特に明記しない限り、この出願においてほとんど同じ意味で使用されている。さらに、用語「自動的」「自動化された」又は同様の用語が本明細書において使用される場合、これらの用語は、手動によって開始される自動的な又は自動化されたプロセス若しくは手順を含むものと解される。   Although the examples described above apply the present invention to circuit formation, the present invention uses any application that requires a precursor to deposit a low resistance metal on a substrate, or uses the same precursor gas. It can be used for the purpose of depositing metal oxides and nitrides. Although much of the above description is directed to semiconductor wafers and magnetic storage media, the present invention can be applied to any suitable substrate or surface. The terms “workpiece”, “sample”, “substrate”, “specimen” are used interchangeably in this application unless otherwise specified. Further, when the terms “automatic”, “automated” or similar terms are used herein, these terms shall include manually or automatically initiated automated or automated processes or procedures. It is understood.

用語「集積回路」は、マイクロチップの表面上にパターン化された、電子部品の組及びそれらの相互接続（総称して内部の回路素子）を指すものである。用語「半導体」又は「半導体デバイス」は、一般的には、集積回路（ＩＣ）を指すものであり、半導体ウエハに集積化され、ウエハから個々に切り出され、回路基板上で使用するためにパッケージ化されるものである。ここで用いられる用語「ＦＩＢ」又は「集束イオンビーム」は、任意のコリメートされたイオンビームを指すものであり、イオン光学系によって集束されたビーム、及び整形されたイオンビームを含んでいる。   The term “integrated circuit” refers to a set of electronic components and their interconnections (collectively internal circuit elements) patterned on the surface of a microchip. The term “semiconductor” or “semiconductor device” generally refers to an integrated circuit (IC) and is integrated into a semiconductor wafer, individually cut from the wafer, and packaged for use on a circuit board. It will be As used herein, the term “FIB” or “focused ion beam” refers to any collimated ion beam, and includes a beam focused by ion optics and a shaped ion beam.

本明細書の説明、及び特許請求の範囲では、用語「含む」及び「備える」は、オープンエンド方式の意で使用されており、これらは、「〜を含むが、これに限定されない」のように解釈されるべきである。本明細書において用語が特に定義されていない場合、その用語は平易かつ通常の意味をもって与えられることを意図している。添付された図面は、本発明の理解を助けるために意図されたものであるので、特に断らない限りは、縮尺のとおりに描かれていない。本発明を実施するのに適した粒子ビームシステムは、例えば、本出願の譲受人であるＦＥＩ社から市販されている。   In the description herein and in the claims, the terms “comprising” and “comprising” are used in an open-ended manner, such as “including but not limited to”. Should be interpreted. If a term is not specifically defined herein, it is intended that the term be given plain and ordinary meaning. The accompanying drawings are intended to assist in understanding the present invention, and are not drawn to scale unless otherwise specified. A particle beam system suitable for practicing the present invention is commercially available from, for example, FEI, the assignee of the present application.

本発明及びその利点について詳細に説明したが、ここに記載された実施形態に対しては、添付された特許請求の範囲により定められる本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な変更、置換及び修正が可能であると理解されるべきである。さらに、本出願の範囲については、本明細書に記載されたプロセス、機械、製造物、組成物、手段、方法及びステップの特定の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、本発明、プロセス、機械、製造物、組成物、手段、方法又はステップの開示によって、既存の技術、又は本明細書に記載された実施形態に対応し、実質的に同じ機能を果たしたり、実質的に同じ効果を奏したりする将来技術についても、本発明に従って利用可能であると容易に理解することができる。したがって、添付された特許請求の範囲は、上記のようなプロセス、機械、製造物、組成物、手段、方法及びステップをその範囲に含むものである。   Having described the invention and its advantages in detail, various modifications may be made to the embodiments described herein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It should be understood that substitutions and modifications are possible. Further, the scope of this application is not limited to the specific embodiments of the processes, machines, articles of manufacture, compositions, means, methods and steps described herein. One of ordinary skill in the art will be able to respond to existing techniques or embodiments described herein with substantially the same, by disclosure of the present invention, process, machine, manufacture, composition, means, method or step. It can be easily understood that future technologies that perform functions or have substantially the same effects can be used according to the present invention. Accordingly, the appended claims are intended to include within their scope such processes, machines, manufacture, compositions of matter, means, methods, or steps.

Claims (27)

基板上に低抵抗率の材料を堆積する方法であって、
前記基板表面に向けてメチル化又はエチル化金属を含む前駆体気体を導入し、
前記前駆体気体の存在下で前記基板表面をイオンビームで照射し、
前記粒子ビームの存在下で前記前駆体気体を分解させて前記基板表面上に前記低抵抗率の材料を堆積することを特徴とする方法。 A method of depositing a low resistivity material on a substrate, comprising:
Introducing a precursor gas containing methylated or ethylated metal toward the substrate surface,
Irradiating the substrate surface with an ion beam in the presence of the precursor gas;
Decomposing the precursor gas in the presence of the particle beam to deposit the low resistivity material on the substrate surface. 前記イオンビームは、ガリウムイオンビームであり、
前記堆積材料は、ガリウム及び前記前駆体気体から分解された金属を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 The ion beam is a gallium ion beam,
The method of claim 1, wherein the deposition material comprises gallium and a metal decomposed from the precursor gas. 前記前駆体気体は、ヘキサメチル二スズを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the precursor gas comprises hexamethyldistin. 前記前駆体気体は、メチルスズトリクロリド（ｍｅｔｈｙｌ ｔｉｎ ｔｒｉｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ヘキサエチル二スズ（ｈｅｘａｅｔｈｙｌｄｉｔｉｎｓ）又はトリブチルスズ（ｈｅｘａｂｕｔｙｌｄｉｔｉｎｓ）を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the precursor gas comprises methyl tin trichloride, hexaethyl ditins or tributyl tintins. 前記堆積材料は、１２０μΩ・ｃｍ未満の抵抗率を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the deposited material has a resistivity of less than 120 μΩ · cm. 前記低抵抗率の堆積材料は、８０μΩ・ｃｍ未満の抵抗率を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the low resistivity deposited material has a resistivity of less than 80 μΩ · cm. 前記低抵抗率の堆積材料は、５０μΩ・ｃｍ未満の抵抗率を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the low resistivity deposition material has a resistivity of less than 50 μΩ · cm. 前記堆積材料は、オーミックであることを特徴とする請求項１に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the deposited material is ohmic. 前記堆積材料は、バルク金属の５倍以内の抵抗率を有することを特徴とする請求項２に記載の方法。   3. The method of claim 2, wherein the deposited material has a resistivity within 5 times that of a bulk metal. 前記粒子ビームは、ガリウムイオンビームであり、
前記前駆体気体から分解した金属は、スズを含み、
前記堆積材料は、スズとガリウムを含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。 The particle beam is a gallium ion beam;
The metal decomposed from the precursor gas includes tin,
4. The method of claim 3, wherein the deposition material includes tin and gallium. 前記堆積材料は、少なくとも９５％のスズであることを特徴とする請求項１０に記載の方法。   The method of claim 10, wherein the deposited material is at least 95% tin. 前記堆積材料は、５０μΩ・ｃｍ未満の抵抗率を有することを特徴とする請求項１１に記載の方法。   The method of claim 11, wherein the deposited material has a resistivity of less than 50 μΩ · cm. 前記イオンビームは、ガリウムの集束イオンビームを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the ion beam comprises a focused ion beam of gallium. 前記イオンビームは、プラズマ源を用いて生成された集束イオンビームを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the ion beam comprises a focused ion beam generated using a plasma source. 前記集束イオンは、キセノン、アルゴン又はヘリウムイオンであることを特徴とする請求項１４の方法。   The method of claim 14, wherein the focused ions are xenon, argon or helium ions. 前記イオンビームは、質量選別イオン源を用いて生成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the ion beam is generated using a mass selective ion source. 基板上に低抵抗率の材料を堆積する方法であって、
前記基板表面に向けてヘキサメチル二スズを含む前駆体気体を導入し、
前記前駆体気体の存在下で前記基板表面をガリウムイオンビームで照射し、前記粒子ビームの存在下で前記前駆体気体を反応させて前記基板表面上に材料を堆積し、
前記堆積材料が、スズ及びガリウムを含み、１２０μΩ・ｃｍ未満の抵抗率を有することを特徴とする方法。 A method of depositing a low resistivity material on a substrate, comprising:
Introducing a precursor gas containing hexamethyldistin toward the substrate surface,
Irradiating the substrate surface with a gallium ion beam in the presence of the precursor gas, reacting the precursor gas in the presence of the particle beam to deposit a material on the substrate surface;
The deposited material comprises tin and gallium and has a resistivity of less than 120 μΩ · cm. 前記堆積材料は、少なくとも９５％のスズであることを特徴とする請求項１７に記載の方法。   The method of claim 17, wherein the deposited material is at least 95% tin. スズ及びガリウムを含む堆積材料は、５０μΩ・ｃｍ未満の抵抗率を有することを特徴とする方法。   The deposited material comprising tin and gallium has a resistivity of less than 50 μΩ · cm. ビーム誘起堆積方法であって、
基板表面に向けて前駆体気体を導入し、
前記前駆体気体の存在下で前記基板表面をガリウムイオンビームで照射し、前記ガリウムイオンビームの存在下で前記前駆体気体を反応させて基板表面に材料を堆積し、
前記堆積材料がガリウムの共晶組成又は固溶体と、前記前駆体気体から分解された金属とを含むことを特徴とする方法。 A beam-induced deposition method comprising:
Introduce precursor gas toward the substrate surface,
Irradiating the substrate surface with a gallium ion beam in the presence of the precursor gas, reacting the precursor gas in the presence of the gallium ion beam to deposit a material on the substrate surface,
The method wherein the deposited material comprises a eutectic composition or solid solution of gallium and a metal decomposed from the precursor gas. 前記前駆体気体は、メチル化又はエチル化の金属を含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。   21. The method of claim 20, wherein the precursor gas comprises a methylated or ethylated metal. 前記前駆体気体は、ヘキサメチル二スズを含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。   21. The method of claim 20, wherein the precursor gas comprises hexamethyldistin. 前記前駆体気体は、メチルスズトリクロリド（ｍｅｔｈｙｌ ｔｉｎ ｔｒｉｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ヘキサエチル二スズ（ｈｅｘａｅｔｈｙｌｄｉｔｉｎｓ）、又はトリブチルスズ（ｈｅｘａｂｕｔｙｌｄｉｔｉｎｓ）を含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。   21. The method of claim 20, wherein the precursor gas comprises methyl tin trichloride, hexaethyl ditins, or tributyl tintins. 前記堆積材料は、１２０μΩ・ｃｍ未満の抵抗率を有することを特徴とする請求項２０に記載の方法。   The method of claim 20, wherein the deposited material has a resistivity of less than 120 μΩ · cm. 前記低抵抗率の堆積材料は、５０μΩ・ｃｍ未満の抵抗率を有することを特徴とする請求項２０に記載の方法。   21. The method of claim 20, wherein the low resistivity deposited material has a resistivity of less than 50 [mu] [Omega] .cm. 前記前駆体気体は、スズを含み、前記前駆体気体は、前記基板表面上で酸化スズを堆積するように酸素を含む化合物と混合されることを特徴とする請求項２０に記載の方法。   21. The method of claim 20, wherein the precursor gas comprises tin, and the precursor gas is mixed with a compound comprising oxygen to deposit tin oxide on the substrate surface. 前記前駆体気体は、前記基板表面上で窒化スズを堆積するように窒素を含む化合物と混合されることを特徴とする請求項２０に記載の方法。   21. The method of claim 20, wherein the precursor gas is mixed with a nitrogen-containing compound to deposit tin nitride on the substrate surface.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10023955B2 (en) 2012-08-31 2018-07-17 Fei Company Seed layer laser-induced deposition
EP2787523B1 (en) 2013-04-03 2016-02-10 Fei Company Low energy ion milling or deposition
US20150369710A1 (en) * 2014-06-24 2015-12-24 Fei Company Method and System of Creating a Symmetrical FIB Deposition
CN105200394A (en) * 2014-06-24 2015-12-30 Fei公司 Method and System of Creating a Symmetrical FIB Deposition
US10538844B2 (en) 2015-09-11 2020-01-21 Fei Company Nanofabrication using a new class of electron beam induced surface processing techniques
US10103008B2 (en) 2016-01-12 2018-10-16 Fei Company Charged particle beam-induced etching
CN114423884A (en) 2019-08-12 2022-04-29 Meo工程股份有限公司 Method and apparatus for precursor gas injection

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5979426A (en) * 1982-10-29 1984-05-08 Tdk Corp Magnetic recording medium
JPS61220417A (en) * 1985-03-27 1986-09-30 Hitachi Ltd Manufacture of semiconductor device
US5104684A (en) * 1990-05-25 1992-04-14 Massachusetts Institute Of Technology Ion beam induced deposition of metals
JPH06263443A (en) * 1993-03-10 1994-09-20 Honjiyou Chem Kk Production of transparent conductive tin oxide film
WO2000065611A1 (en) * 1999-04-22 2000-11-02 Seiko Instruments Inc. Method of forming conducting transparent film, method of repairing wiring connection, and apparatus for forming conducting transparent film
US20020086508A1 (en) * 2000-12-30 2002-07-04 Ilan Gavish Focused ion beam metal deposition
US20110031394A1 (en) * 2007-02-06 2011-02-10 Fei Company High pressure charged particle beam system

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4239788A (en) 1979-06-15 1980-12-16 Martin Marietta Corporation Method for the production of semiconductor devices using electron beam delineation
US4908226A (en) * 1988-05-23 1990-03-13 Hughes Aircraft Company Selective area nucleation and growth method for metal chemical vapor deposition using focused ion beams
US5594245A (en) 1990-10-12 1997-01-14 Hitachi, Ltd. Scanning electron microscope and method for dimension measuring by using the same
WO1996000803A1 (en) * 1994-06-28 1996-01-11 Fei Company Charged particle deposition of electrically insulating films
WO1997038355A1 (en) 1996-04-08 1997-10-16 Micrion Corporation Systems and methods for deposition of dielectric films
US6399944B1 (en) 1999-07-09 2002-06-04 Fei Company Measurement of film thickness by inelastic electron scattering
US6200649B1 (en) 1999-07-21 2001-03-13 Southwest Research Institute Method of making titanium boronitride coatings using ion beam assisted deposition
US6638580B2 (en) * 2000-12-29 2003-10-28 Intel Corporation Apparatus and a method for forming an alloy layer over a substrate using an ion beam
US7504182B2 (en) 2002-09-18 2009-03-17 Fei Company Photolithography mask repair
US7674706B2 (en) 2004-04-13 2010-03-09 Fei Company System for modifying small structures using localized charge transfer mechanism to remove or deposit material
ATE532203T1 (en) 2004-08-27 2011-11-15 Fei Co LOCALIZED PLASMA TREATMENT
US8835880B2 (en) 2006-10-31 2014-09-16 Fei Company Charged particle-beam processing using a cluster source
TWI479570B (en) 2007-12-26 2015-04-01 Nawotec Gmbh Methods and systems for removing a material from a sample
EP2313230A4 (en) 2008-07-09 2017-03-08 FEI Company Method and apparatus for laser machining
EP2151848A1 (en) 2008-08-07 2010-02-10 FEI Company Method of machining a work piece with a focused particle beam
US8778804B2 (en) 2009-01-30 2014-07-15 Fei Company High selectivity, low damage electron-beam delineation etch
EP2226830B1 (en) 2009-03-06 2014-01-08 FEI Company Charged particle beam processing
US8524139B2 (en) 2009-08-10 2013-09-03 FEI Compay Gas-assisted laser ablation
US8617668B2 (en) 2009-09-23 2013-12-31 Fei Company Method of using nitrogen based compounds to reduce contamination in beam-induced thin film deposition
EP2501839B1 (en) 2009-11-16 2016-01-27 FEI Company Gas delivery for beam processing systems
EP2402475A1 (en) 2010-06-30 2012-01-04 Fei Company Beam-induced deposition at cryogenic temperatures

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5979426A (en) * 1982-10-29 1984-05-08 Tdk Corp Magnetic recording medium
JPS61220417A (en) * 1985-03-27 1986-09-30 Hitachi Ltd Manufacture of semiconductor device
US5104684A (en) * 1990-05-25 1992-04-14 Massachusetts Institute Of Technology Ion beam induced deposition of metals
JPH06263443A (en) * 1993-03-10 1994-09-20 Honjiyou Chem Kk Production of transparent conductive tin oxide film
WO2000065611A1 (en) * 1999-04-22 2000-11-02 Seiko Instruments Inc. Method of forming conducting transparent film, method of repairing wiring connection, and apparatus for forming conducting transparent film
US20020086508A1 (en) * 2000-12-30 2002-07-04 Ilan Gavish Focused ion beam metal deposition
US20110031394A1 (en) * 2007-02-06 2011-02-10 Fei Company High pressure charged particle beam system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6015047099; ＬＡＮＧＦＯＲＤ　Ｒ．Ｍ．　ｅｔ　ａｌ．: 'Ｒｅｄｕｃｉｎｇ　ｔｈｅ　ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｓｎｄ　ｉｏｎ　ｂｅａｍ　ａｓｓｉｓｔｅｄ　ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ　Ｐｔ' Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ , 20070127 *

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